Передача. Шум. Искажение

Передача информации. Шум.
Искажение
11 класс
1
20.11.2011
План




Модель передачи информации К. Шеннона
Пропускная способность канала
скорость передачи информации
Шум. Защита от шума
2
20.11.2011
Модель передачи информации К.
Шеннона
 Теория связи возникла в 1920 годы. Способы
информационной связи основаны на передаче на
расстояние физического (электрического или
электромагнитного) сигнала и подчиняются общим
законам.
 Математический аппарат теории связи разработал
американский ученый Клод Шеннон.
3
20.11.2011
Историческая справка






Клод Элвуд Шеннон (Claude Elwood Shannon, 30 апреля 1916
— 24 февраля 2001) — американский математик и
электротехник, один из создателей математической теории
информации, в значительной мере предопределил своими
результатами развитие общей теории дискретных автоматов,
которые являются важными составляющими кибернетики. В
1936 году закончил Мичиганский университет. После защиты
диссертации (1940) в 1941 г. поступил на работу в знаменитые
Лаборатории Белла.
С 1956 г. преподавал в МТИ.
В 1948 году опубликовал фундаментальную работу A
Mathematical
Theory
of
Communication,
в
которой
сформулированы основы теории информации.
Большую ценность представляет другая работа —
Communication Theory of Secrecy Systems (1949), в которой
сформулированы математические основы криптографии.
C 1956 — член Национальной академии наук США и
Американской академии искусств и наук
Создал теорию информации
4
20.11.2011
 Работу такой схемы рассмотрим на знакомом всем
процессе разговора по телефону
Шум
Источник
информации
Кодирующе
е
устройство
Канал
связи
Декодирующе
е устройство
Приемник
информации
Защита от
шума
5
20.11.2011
Кодирование - это любое преобразование информации,
идущей от источника, в форму, пригодную для ее
передачи по каналу связи.
 Как процесс кодирования
происходит
на
компьютере?
 Модем – это прибор
который
выполняет
функции кодирования и
декодирования
при
использовании
телефонных
линий
в
компьютерных сетях.
6
20.11.2011
Пропускная способность канала
 Пропускная
способность
канала связи зависит от
технической реализации:
 Телефонной линии
 Электрическая
кабельная
связь
 Оптоволоконная кабельная
связь
 радиосвязь
 Шеннон определил способ
измерения информации,
передаваемой по каналам
связи.
Пропускная
способность канала – это
максимально возможная
скорость
передачи
информации. Измеряется в
бит/с, Кб/с, Мб/с
7
20.11.2011
Шум. Защита от шума.
 Шум - это разного рода  Шеннон разработал специальную
помехи,
искажающие
теорию кодирования.
передаваемый сигнал и  Избыточность
кода
–
это
приводящие к потере
многократное
повторение
информации.
передаваемых данных.
 Технические
способы  Оптимальный код: избыточность
защиты каналов связи:
передаваемой информации будет
 Использованного
минимальной, а достоверность
экранированного кабеля
приятой
информации
–
максимальной.
 Применение фильтров
8
20.11.2011
Владимир Александрович
Котельников (1908 – 2005)
 Советский радиофизик, один из основателей теоретической
радиотехники, академик (1953), с 1970 — вице-президент АН СССР.
Р. в Казани. В 1931 окончил Московский энергетический ин-т. С
этого же года преподавал в нем (с 1947 — профессор), с 1954 —
директор Ин-та радиотехники и электроники АН СССР.
 Основные
научные
работы
посвящены
проблемам
совершенствования методов радиоприема, изучению радиопомех
и разработке методов их исключения. С именем Котельникова
связано становление и развитие планетной радиолокации, его идеи
используются при создании систем управления и контроля
космических аппаратов. Под его руководством была проведена
радиолокация Венеры (1961—1964), Меркурия (1962), Марса (1963),
Юпитера (1963). Радиолокация Венеры позволила уточнить
значение астрономической единицы, измерить с большой
точностью (вначале до 15, в 1964 — до 2 км) расстояние до
ближайшей точки поверхности планеты, определить период ее
вращения и направление этого вращения. Радиолокация
Меркурия, Марса, Юпитера дала ряд важных сведений о
физических свойствах их поверхностей и атмосфер, помогла
20.11.2011
уточнить элементы9орбит планет.
 В месте приема заново
вычисляется контрольная
сумма принятого блока и,
если она не совпадает с
первоначальной
суммой,
передача данного блока
повторяется.
 В современных системах
цифровой связи для борьбы
с потерей информации при
передаче
часто
применяется
следующий
прием.
 Все
сообщения
разбивается на порции –
блоки. Для каждого блока
вычисляется контрольная
сумма (сумма двоичных
сумм), которая передается
вместе с данным блоком.
10
20.11.2011
 log 2 N + log 2 N = 2 log 2 N
1 Кбит (килобит) = 210 бит = 1024
бит
 То
есть
количество
информации,
содержащееся в сообщении, состоящем
из m символов одного и того же алфавита,
равно m log ₂ N
1 Мбит (мегабит) = 210 Кбит =
1024 Кбит
 Задание 1: Вычислить какой объем
памяти компьютера потребуется для
хранения одной страницы текста на
английском языке, содержащей 2400
символов.
1 Гбит (гигабит) = 210 Мбит =
1024 Мбит
 Решение:
Мощность
английского
алфавита, включая разделительные знаки,
N = 32. Тогда для хранения такой страницы
текста в компьютере понадобится 2400
log2 32 бит = 2400 • 5 =12000 бит = 1500
байт
 Задание 2: В течение 5 секунд было
1 Кбайт (килобайт) = 210 байт =
1024 байт
1 Мбайт (мегабайт) = 210 Кбайт =
1024 Кбайт
передано сообщение, объем которого
составил 375 байт. Каков размер
алфавита, с помощью которого
записано сообщение, если скорость
передачи составила 200 символов в
секунду?
1 Гбайт (гигабайт) = 210 Мбайт =
1024 Мбайт
 Решение: Скорость передачи равна 375
байт. 5 = 75 байт / с 75 байт / с
соответствуют 200 символам / с. В одном
символе содержится 75 байт ? 200 = 0,375
байт = 3 бита, то есть log ₂ N = 3 бита ,
тогда N = 2³ = 8 символов
1 Тбайт (терабайт) = 210 Гбайт =
1024 Гбайт
11
20.11.2011
Закрепление темы.
 Для чего нужна процедура кодирования
передаваемой информации?
 Что такое декодирование? Каким должен быть его
результат?
 Каким техническим средством связи вы чаще всего
пользуетесь? Замечали ли вы при этом факты
потери информации?
 Что такое шум по отношению к системам передачи
информации?
12
20.11.2011
Домашнее задание
 Подготовиться к самостоятельной работе по теме
13
20.11.2011